SE536653C2 - Styranordning för aktiv styrning av ett lastfordon - Google Patents

Description

25 30 536 653 nödvändiga styrmomentet tillhandahålls av servostyrningen. Styrutväxlingen påverkar Vilken kraft som erfordras att påläggas vid ratten.

Ett exempel av ett assisterat växelsteg i forrn av ett ställorgan visas i SE 534 469.

Anordningen innefattar en rattväxel av differentialtyp för överföring till en utgående axel av dels ett rattvinkelutslag från en ingående axel, dels ett på rattvinkelutslaget överlagrat styrvinkelutslag från ett ställorgan. Utväxlingsförhållandet som därmed uppnås blir då så stort att lastfordonet kan styras manuellt vid bortfall av servostyrningen.

Når ett sådant växelsteg används i personbilar kan föraren vid bortfall av Servostyrning och ställorgan ändå fortsätta att styra fordonet manuellt med styrutväxlingen 1:1. Denna utväxling uppnås eftersom man utan en yttre styrsignal till det styrande vinkelutslaget inte vill förändra styrningen. Istället lägger man till den aktiva stymingsfunktionen på ett befintligt styrsystem, så man har samma stående utväxling 1:1 då ställorganet är inaktivt.

I de fall man för en personbil använder en yttre styrsignal kan man exempelvis kontinuerligt förändra rattens utväxling, vilken lämpligen minskar vid högre hastighet och ökar vid lägre hastigheter eller stillastående. I en personbil ligger vanligtvis grundvärdet av styrutväxlingen på 1:13, och med hjälp av ställorganet kan utväxlingen minskas till 1:17 som kan vara lämplig vid riktigt höga hastigheter.

När ett likadant växelsteg används i lastfordon som innefattar mer än två axlar uppstår problem vid bortfall av servostymingen och därmed det nödvändiga styrmomentet, eftersom lastfordonet blir alltför tungt för föraren att styra till följd av att alltför stor kraft erfordras att påläggas vid ratten. En möjlig lösning såsom nämnts ovan är att installera en extra pump för servostymingen så att risken minskar att servostymingen faller bort. Detta är dock en relativt dyr lösning. En annan möjlig lösning för att uppnå nödvändigt styrmoment vid bortfall av servostyrningen kan vara att använda ett kraftfullare ställorgan, men även detta medför ökade kostnader. Även användandet av ett ställorgan för att förstärka styrutväxlingen kan medföra vissa nackdelar. Exempelvis kan ratten komma att hamna i fel läge efter snabba rattrörelser, 10 15 20 25 30 536 653 särskilt vid låg fart. Ratten kan då komma att stå snett fastän detta innebär att fordonet kör rakt fram, eftersom ställorganet fortsätter att överlagra en konstant styrvinkel. Ett ställorgan styrs vanligen elektroniskt från en styrenhet (såsom ECU), vilket till viss del kan medföra säkerhetsproblem om styrenheten ger fel signaler eller om det skulle uppstå ett kabelbortfall. Dessutom kan inte genom en sådan uppbyggnad väginducerade stömingar, såsomt ex vibrationer, förmedlas på ett tillförlitligt sätt genom styranordningen till föraren.

Lastfordon har i regel höga axellaster och kräver därför en styrutväxling på mellan 1:20 och 1:25. Utväxlingen ska vara lämplig både då fordonet kör i hög fart och i låg fart eller rangerar.

Nedan ges exempel på ytterligare några dokument som visar kända anordningar inom teknikområdet där en överlagring av det styrande vinkelutslaget sker i fordons styrsystem, vilket leder till att fordonets förare upplever en förändring av styrsystemets utväxling till följd av att styrvinkeln förändras. Det rör sig alltså i samtliga nedanstående dokument inte om en förändring av utväxlingen med avseende på styrmoment, vibrationer och liknande.

US2004/0251061 visar ett aktivt styrsystem med variabel assistans som innefattar en differentialväxel. Differentialväxeln har en ingång och en utgång anpassade att uppnå att storleken på utgångshastighet och utgångsmoment är ungefär densamma som storleken på ingångshastighet och ingångsmoment, men åt olika håll. Både ingång och utgång är förbundna med differentialväxeln, så att denna kan variera utväxlingen däremellan.

EP 2 050 653 visar ett styrsystem som ger föraren av ett fordon en bekväm styrning även då ratten vrids snabbt då fordonet håller en låg hastighet. Styrsystemet omvandlar rattens vinkelutslag tillsammans med en ECU för att förändra vridningen av fordonets hjul på så vis att mindre kraft åtgår vid vridning av ratten.

Såsom diskuterats ovan är det ett problem att säkerställa att servostyrningen kan bidra med nödvändigt styrmoment exempelvis med hjälp av en extra pump, eftersom detta medför extra kostnader. I de fall servostymingen helt faller bort kan en lösning vara att använda 10 15 20 25 30 536 653 ett större ställorgan som kan bidra med det nödvändiga styrmomentet, men även detta medför extra kostnader. Det är även ett problem att använda ställorgan för att förändra styrutväxlingen eftersom det vid snabb vridning av ratten, särskilt vid låg fart kan leda till att fel vinkelutslag överlagras från ställorganet. Dessutom kan ett sådant ställorgan inte tillräckligt bra förmedla väginducerade stömingar till föraren.

Syftet med föreliggande uppfinning är alltså att åstadkomma en förbättrad styranordning för förändring av styrutväxlingen av ett lastfordon och att denna styrutväxling inte endast avser överlagring av styrvinkeln.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Enligt en aspekt avser uppfinningen en styranordning för aktiv styrning av ett lastfordon, varvid styranordningen innefattar en ratt, en servostyming, en långsträckt sektorarm och en styrlänkmekanism. Styrlänkmekanismen har en första ände och en andra ände, där den första änden är ledat anordnad vid sektorarrnen och den andra änden är anpassad att sammankopplas med åtminstone ett fordonshjulpar. Vidare har sektorannen en första ände och en andra ände, där den första änden är ledat anordnad vid servostyiningen.

Styranordningen innefattar en fästanordning som är förskjutbart anordnad vid sektorarmen i sektorarrnens längsriktning, varvid styrlänkmekanismen vid sin första ände är ledat anordnad vid fästanordningen på sektorannen.

Detta är en fördel eftersom en styranordning enligt föreliggande ansökan kan förändra utväxlingen utan att vara beroende av ett ställorgan eller en pump. Dessutom sker även en förändring av utväxlingen med avseende på styrmoment och vibrationer och kan därmed förmedla väginducerade stömingar på ett tillförlitligt sätt till föraren. 10 15 20 25 30 536 653 Kort ritningsbeskrivning Figur 1 visar schematiskt ett konventionellt styrsystem vid ett fordon, Figur 2 visar schematiskt ett styrsystem vid ett fordon i enlighet med föreliggande uppfinning, och Figur 3 visar en sektorarm innefattad i ett styrsystem i enlighet med föreliggande uppfinning.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Såsom inledningsvis beskrivits visar figur 1 schematiskt ett känt styrsystem vid ett fordon.

Figur 2 visar schematiskt ett styrsystem vid ett fordon i enlighet med föreliggande uppfinning. Detta styrsystem kan beskrivas som en styranordning för aktiv styrning av ett lastfordon, varvid styranordningen innefattar en ratt 1, en Servostyrning 2, en långsträckt sektorarm 30 och en styrlänkmekanism 4. Styrlänkmekanismen 4 har en första ände 41 och en andra ände 42, där den första änden är ledat anordnad vid sektorarrnen 30 och den andra änden är anpassad att sammankopplas med åtminstone ett fordonshjulpar 5. Vidare har sektorarmen 30 en första ände 31 och en andra ände 36, där den första änden är ledat anordnad vid servostymingen 2. Styranordningen innefattar en fästanordning 34 som är förskjutbart anordnad vid sektorarmen 30 i sektorannens längsriktning, varvid styrlänkmekanismen 4 vid sin första ände 41 är ledat anordnad vid fästanordningen 34 på sektorarmen 30. Genom att fästanordningen 34 är förskjutbart anordnad vid sektorarmen 30 kan styranordningens utväxling förändras.

Säsom framgår av figur 2 kan sektorarrnen 30 vara anordnad i en vertikal riktning, men den kan även vara anordnad i en annan riktning. Då styrlänkmekanismen 4 befinner sig i sitt norrnalläge är sektorarmen 30 huvudsakligen vinkelrätt anordnad vid styrlänkmekanismen 4. Dock förändras detta förhållande då fästanordningen 34 förskjuts längs sektorarmen 30, och genom att sektorarmen 30 är vridbar kring sin första ände där den är ledat anordnad vid servostymingen 2.

I figuren representerar hänvisningsbeteckning 5 ett fordonshjulpar. Men styrlänkmekanismen 4 kan även vara sammankopplad med flera hjulpar. 10 15 20 25 30 536 653 Fästanordningen 34 är anordnad vid en spindel 33, varvid spindeln är anordnad vid en gängad stång 35. Den gängade stången kan alltså vridas så att en förflyttning av spindeln längs den gängade stången sker, såsom visas i figur 2 och 3 rör det sig då om en förflyttning i vertikalled.

Den gängade stången 35 utsträcker sig i sektorarmens 30 längsgående riktning, och fästanordningen 34 är förskjutbart anordnad längs hela den gängade stångens 35 utsträckning. Därmed kan fästanordningen 34 och spindeln 33 förflyttas längs hela den gängade stångens 35 utsträckning.

Den gängade stången 35 kan utsträcka sig mellan sektorarrnens 30 andra ände och 1/3 av sektorarmens längd från den första änden av sektorarrnen 30. Längden av den gängade stången bestämmer därmed indirekt styranordningens utväxling. Utväxlingen blir större ju längre från sektorannens första ände fästanordningen 34 för styrlänkmekanismen 4 befinner sig, dvs. då fästanordningen 34 befinner sig vid sektorarmens andra ände blir utväxlingen störst. Den gängade stången 35 kan även ha en annan utsträckning längs sektorarrnen såsom mellan sektorarrnens 30 andra ände och 1/4 av sektorarrnens längd från den första änden av sektorarmen 30, eller mellan sektorarmens 30 andra ände och mitten av sektorarmen 30.

Spindeln 33 kan vara förskjutbar med hjälp av en elmotor 32. Elmotom 32 kan såsom i figur 2 och 3 vara anordnad vid sektorarmens först ände 31 eller vid dess andra ände 36.

Den kan även vara placerad vid sektorarrnen på en annan sida om sektorarrnen. Elmotom kan exempelvis vara en stegmotor. Krafter som inverkar på fästanordningen 34 och därmed spindeln 33 från styrlänkmekanismen kan inte påverka spindeln så att denna och därmed fästanordningen 34 förflyttas eftersom en spindel har sj älvhämmande egenskaper i den riktningen.

Enligt uppfinningen innefattar styranordningen en reglerenhet anpassad att reglera förskjutningen av fästanordningen 34 i beroende av en eller flera insignaler. På så vis kan reglerenheten förändra styranordningens utväxling. Reglerenheten tar emot insignalema så 10 15 20 536 653 att utväxlingen anpassas till aktuell körsituation, exempelvis beroende på fordonets hastighet eller anpassas till om någon del av systemet är inaktiv, t ex vid frånfall av servostymingen. På detta sätt kan även föraren själv med hjälp av reglerenheten förändra utväxlingen, om detta är önskvärt. Det kan även vara möjligt att trimma utväxlingen för att undvika vibrationer som kan vara starka vid vissa värden på utväxlingen.

En utföringsforrn av uppfinningen innefattar alltså en gängad stång till vilken en spindel är anordnad och till vilken spindel fastanordningen i sin tur är anordnad. Detta är en fordelaktig lösning eftersom det är ett relativt enkelt system. Det kan dock även vara lämpligt med altemativa utforingsformer istället för att använda en gängad stång.

Altemativt kan en slät stång användas, vid vilken stång en fastanordning kan vara anordnad. Läget för fastanordningen kan då regleras av ett magnetiskt eller pneumatiskt system, eller liknande. Även i dessa fall kan fastanordningen vara anordnad vid en spindel eller liknande.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan beskrivna föredragna utforingsformer.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan nämnda utforingsforrner skall därför inte betraktas som begränsande for uppfinningens skyddsomfång, vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (1)

536 653 Patentkrav

1. En styranordning för aktiv styrning av ett lastfordon, varvid styranordningen innefattar 10 15 20 25 30 en ratt (1), en Servostyrning (2), en långsträckt sektorarm (30) och en styrlänkrnekanism (4), och varvid styrlänkmekanismen (4) har en första ände (41) och en andra ände (42), där den första änden är ledat anordnad vid sektorarrnen (30) och den andra änden är anpassad att sammankopplas med åtminstone ett fordonshjulpar (5), och varvid sektorarmen (30) har en första ände (31) och en andra ände (36) och är vridbar kring sin första ände (31) och där den första änden (31) är ledat anordnad vid servostymingen (2), k ä n n e t e c k n a d a v att styranordningen vidare innefattar en fästanordning (34) som är förskjutbart anordnad vid sektorarmen (30) i sektorarmens längsriktning, varvid styrlänkmekanismen (4) vid sin första ände (41) är ledat anordnad vid fästanordningen (34) på sektorarmen (30). . Styranordningen enligt krav 1, kärmetecknad av att fästanordningen (34) är anordnad vid en spindel (33), varvid spindeln är anordnad vid en gängad stång (3 5). . Styranordningen enligt krav 2, kärmetecknad av att den gängade stången (35) utsträcker sig i sektorarmens (30) längsgående riktning, och varvid fástanordningen (34) är förskjutbart anordnad längs hela den gängade stångens (3 5) utsträckning. . Styranordningen enligt krav 3, kärmetecknad av att den gängade stången (3 5) utsträcker sig mellan sektorarmens (30) andra ände och 1/3 av sektorarrnens längd från den första änden av sektorarmen (3 0). . Styranordningen enligt något av kraven 2-4, kärmetecknad av att spindeln (33) är förskjutbar med hjälp av en elmotor (32). . Styranordningen enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att styranordningen innefattar en reglerenhet anpassad att reglera förskjutningen av fástanordningen (34) i 536 653 beroende av en eller flera insignaler.